Hello, dear friend, you can consult us at any time if you have any questions, add WeChat: daixieit


MATH 366: Geometry


 

1.  [5] Suppose a circle ( with centre O is given.  Let P be a point on (.  Show how to construct the line tangent to ( at P with straightedge and compass, and prove your construction works.

 

 

 

 






 

2.  [4] Prove that a triangle ABC is isosceles if and only if it has two equal angles.





 







 

3.   (a)  [2] State Thales’ Theorem.

 

 

 

 

 

 

(b)  [4] Prove that corresponding sides of similar triangles are proportional.

 

 

 

 

 


 

 

4.  [3] Given a line segment of length 1, show how to construct a line segment of length C5.




 





 

5.  [4] Give a vector proof that an angle in a semicircle is a right angle.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.  [3] Explain how to construct a right triangle with given hypotenuse AB using straight- edge and compass, and why your construction works.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.  [4] Explain how to construct a square equal in area to a given rectangle using straight- edge and compass, and prove your construction works.




 





 

8. In this question the fact that two lines 11  and 12  have a common point if and only if the slope of 11  is not equal to the slope of 12  can be assumed to be known. Either slope may be infinite.

(a)  [3] Let 1 be a line and P be a point not on 1. Show that there is a unique line on

P which is parallel to 1.

 

 

 

 

 

 

 

(b)  [2] If 1 has equation y = 2x + 3, what is the equation of the parallel to 1 through

(1, 1)?

 

 

 

 


 

 

9.  [3] Let A = (0, 1), B = (0, 0) and C = (1, 0). Suppose f : R2  → R2  is an isometry such that f (A) = (3, 1),  f (B) = (3, 0), and f (C) = (2, 0). Let D = (2, 4). Find f (D).




 





 


10. Let A =  (0, 1), B  =  (0, 0) and C  =  (1, 0).   Suppose f  : R2   → R2  is an isometry. In each of the following situations, determine whether f is a translation, rotation or glide reflection, and briefly explain your reasoning. Note: here, a reflection that is not

followed by a translation is regarded as a glide reflection.

(a)  [2] f(A) = (_1, 2),  f(B) = (_2, 2),  f(C) = (_2, 1).

 

 

 

 

 

 

(b)  [2] f(A) = (_0.5, 3.3),  f(B) = (_0.5, 2.3),  f(C) = (0.5, 2.3).

 

 

 

 

 

 

 

 

(c)  [2] f(A) = (3, 2),  f(B) = (3, 1),  f(C) = (2, 1).



 

 

11.   (a)  [2] Define the cross ratio of a 4-tuple (p, q, r, s) of points on a line.

 

 

 

(b)  [3] Suppose p = 0, q = 1 and r = 4. What value of s gives  as the cross-ratio of

(p, q, r, s)?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.  [4] Let (p, q, r, s) be a 4-tuple of points on a line in a projective plane, and let f be a linear fractional.   Show that the cross ratio of (p, q, r, s) equals the cross ratio of (f (p), f (q), f (r), f (s)).


 

 

13.   (a)  [3] State a set of axioms that define a projective plane.

 

 

 

 

 

 

 

(b)  [4] Show that every line in a projective plane contains at least 3 points.



 






 

14.   (a)  [2] State the Projective Desargues’ Theorem.

 

 

 

 

 

 

 

 

(b)  [4] Suppose the six points A, B, C, A/ , B/ , C/ lie on three concurrent lines as shown

in the figure. Suppose AB is parallel to A/ B/  and BC is parallel to B/ C/ . Use the Projective Desargues’ Theorem to show AC is parallel to A/ C/ , where “parallel” is interpreted to mean “meet on the line at infinity”.

 




 

 

15.  [5] Let a and b be two points on a line chosen to be the x-axis in a projective plane. Show that if the points ab and ba are constructed on the x-axis, then ab = ba.  Be explicit about how Pappus’ Theorem gives the desired result.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.  [2] State the Three Reflections Theorem for S2 .


 






 

17.  [4] Let A and B be two points of S2 .   Prove that the set of points of S2  that are equidistant from A and B is a great circle.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18.  [4] Use Cauchy’s Rigidity Theorem to prove that any two octahedra are congruent.